■ 型創(chuàng)科技 / 王海滔 應(yīng)用工程師

(轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.087)

前言

射出件的波浪紋，也被稱為CD紋、震紋等，是在塑料注射成型過程中出現(xiàn)的一種表面缺陷（如圖1），通常表現(xiàn)為可見波狀紋理。在采用高黏性、流動(dòng)性差的材料和厚壁的制品生產(chǎn)時(shí)易出現(xiàn)這種現(xiàn)象，如在使用PP、PS、PC、PET、PMMA等材料做成的產(chǎn)品上尤為常見。不同產(chǎn)品上出現(xiàn)的這些一層層連續(xù)的痕跡看上去都類似，但實(shí)際上形成的原因可能大不相同。波浪紋形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到熔體流動(dòng)的不穩(wěn)定性、材料特性以及模具設(shè)計(jì)等多個(gè)因素。

常見波浪紋的形成原因

模具溫度

模具溫度過低，接觸模具表面的熔體凝結(jié)速率太快，可能導(dǎo)致塑料前沿熔體在填充過程中過早冷卻，無法完全接觸模面而形成波浪狀的紋路。因?yàn)樘幱趦鼋Y(jié)狀態(tài)，保壓也無法使其平整，在整個(gè)料流方向上甚至到流道末端可以看出很深的紋路。

工藝參數(shù)設(shè)置

不當(dāng)?shù)墓に噮?shù)如注射速度、壓力、時(shí)間等，可能導(dǎo)致熔體充模時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生波浪紋。例如在過低射出速度條件下，易發(fā)生冷料遲滯，流動(dòng)阻力大。因材料的高黏度，冷料被后續(xù)注入的熔膠推移滲入，形成一圈圈的痕跡。

設(shè)備故障

如噴嘴溢料、料筒或模具調(diào)溫機(jī)故障等，存在冷料或溫度不均勻的料流進(jìn)入，都可能引起制件表面出現(xiàn)波浪紋。

材料特性

材料的剛性是震紋的主要原因，剛性較強(qiáng)的塑料在充模時(shí)容易以滯流形式流動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致熔體前端一旦接觸到型腔表面就會(huì)迅速冷凝收縮，而后續(xù)的熔料又會(huì)推動(dòng)已收縮的冷料繼續(xù)前進(jìn)，形成密集的波紋狀震紋。而如果使用的塑料材料中彈性材料多，剛性差，則在流動(dòng)過程中可能會(huì)因?yàn)殚g歇性的彈性膨脹而形成波浪紋。聚烯烴類材料，如聚丙烯(PP)，由于其結(jié)晶特性，在射出過程中容易形成波浪紋。PP在冷卻過程中結(jié)晶速度較快，如果熔體流動(dòng)不穩(wěn)定，就會(huì)導(dǎo)致制品表面結(jié)晶度不一致，從而形成波浪紋。

模具設(shè)計(jì)

當(dāng)模具型芯的棱角設(shè)計(jì)不合理、制品厚度不均勻、澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會(huì)造成熔體流動(dòng)阻力不一致，導(dǎo)致熔體流動(dòng)不穩(wěn)定，形成波浪紋。

模具材料選擇

模具材料選擇也會(huì)影響波浪紋的產(chǎn)生。如果模具材料選擇不當(dāng)，比如沒有使用適合PMMA和PC的專用模具鋼，可能會(huì)導(dǎo)致拋光過程中表面產(chǎn)生波浪紋。

熔體前沿流動(dòng)

在充模過程中，新注入的熔體會(huì)推動(dòng)前面的熔體流動(dòng)，由于熔體前沿不斷地受到拉伸和壓力變化，會(huì)形成滯流堆積，從而產(chǎn)生波浪紋。

內(nèi)應(yīng)力

內(nèi)應(yīng)力的存在也可能導(dǎo)致波浪紋的產(chǎn)生，塑料材料在冷卻過程中會(huì)釋放部分內(nèi)應(yīng)力，發(fā)生彈性回復(fù)。這可能會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)形成的流動(dòng)前沿重新排列，形成類似年輪形狀向外擴(kuò)散的波浪紋，尤其是在使用光面模具進(jìn)行射出成型時(shí)更為常見。

常用解決措施

改變工藝條件

采用高壓低速注射的方式，這有助于保持熔體流動(dòng)的穩(wěn)定性，從而防止波浪紋的產(chǎn)生。

提高模具溫度

通過提高模具溫度，可以增加熔體的流動(dòng)性，對(duì)于結(jié)晶聚合物來說，較高的模溫有利于結(jié)晶的均勻性，這有助于減少波浪紋的出現(xiàn)。

優(yōu)化模腔結(jié)構(gòu)

如果模具型芯的棱角較突出，會(huì)增加熔體流動(dòng)的阻力，導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定，因此改變模具型芯的棱角設(shè)計(jì)，使其緩沖過渡，可以保持熔體流動(dòng)的穩(wěn)定，避免波浪紋的形成。

調(diào)整制品厚度設(shè)計(jì)

盡量將制品的厚度設(shè)計(jì)為均勻，因?yàn)椴痪鶆虻暮穸葧?huì)導(dǎo)致熔體流動(dòng)阻力不一致，從而造成流動(dòng)不穩(wěn)定，這也是波浪紋產(chǎn)生的一個(gè)原因。

調(diào)整材料配方

如果材料中彈性材料多，剛性差，可以考慮修正材料配方，增加剛性，這是解決波浪紋問題的最終辦法。

總結(jié)

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了避免波浪紋的出現(xiàn)，通常需要對(duì)射出工藝進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，包括控制注射速度、壓力、溫度等參數(shù)，以及優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和材料選擇。通過這些措施，可以提高塑件的表面質(zhì)量，減少或消除波浪紋的出現(xiàn)。

圖1：產(chǎn)品波浪紋(waviness)缺陷

圖2：剛性強(qiáng)弱、波浪紋發(fā)生可能性大致排序（以實(shí)際材料特性為準(zhǔn)）